بخشی از مقاله
چکیده
امروزه با افزایش هزینه تجهیزات نصب شده بر روي تجهیزات انتقال نیرو و فشار قوي با توجه به ضرورت اعمال حفاظت صد در صد خطوط و نصب رلههاي مختلف over current و distance در روي خطوط پس از تحلیل و بررسی روشهاي حاکم بر این نوع حفاظت اقدام به طراحی و ساخت یک نمونه عملی از دستگاه تست رله سه فازة دیجیتالی بر مبناي مطالعات
انجام گرفته گردید. دستگاه ساخته شده هم قادر به تست رله over current و هم distance میباشد. نتایج حاصل از تست این دستگاه مورد بررسیهاي گوناگون قرار گرفته و رضایتبخش اعلام گردیده است. در این مقاله به معرفی اصول کلی طراحی این دستگاه میپردازیم.
مقدمه
با توجه به حساسیت موضوع حفاظت خطوط انتقال نیرو و افزایش عمر این خطوط گرانبها، اهمیت رلهها نمایان میگردد.که به طور هوشمندانه و دائمی حفاظت شبکه را در برابر هر گونه اختلال برعهده دارند. اما نکتهي قابل تأمل براي رلهها این است که با توجه به این که کار محوله به رلهها بسیار پرارزشمیباشد. بنابراین ما عکسالعمل لازم و سریعی را از یک رله خوب انتظار داریم و یک رله وقتی میتواند درست و به موقع عمل نماید که تنظیمات انجام یافته روي آن صحیح و دقیق باشد. و همچنین خود رله هم سالم باشد. بدیهی است که در خود رله هم مانند تمام تجهیزات الکتریکی یا الکترونیکی احتمال خرابی وجود دارد. وسیلهاي که رلهها را براي ما تست نموده و صحیح بودن تنظیمات را براي ما مشخص میکند دستگاه تست رله میباشد. هدف ما در این پروژه ساخت نمونه ایرانی دستگاه تست رله میباشد که با توکل به خداوند متعال با موفقیت به انجام رسیده و داراي مزیتهاي زیر نسبت به انواع خارجی میباشد. اولاً ارزانتر از نوع خارجی بوده و ثانیاً به راحتی قابل تعمیر در ایران میباشد.
-1 اصول اولیه تست رله
در این بخش به اصول کلی تست رلههاي Over Current و Distance میپردازیم.
تست رله : Over Current همانطور که میدانیم رله Over Current داراي دو ناحیه کاري است. یک ناحیه براي قطع سریع و ناحیه دیگر براي قطع بر اساس نمودار داده شدهمیباشد. با توجه به مقضیات، دستگاه تست رله Over Current باید داراي قسمتهاي زیر باشد:
-1 منبع جریان دقیق
-2 قسمت اندازهگیري دقیق
-3 قسمت دریافت سیگنال تریگ -4 قسمت نمایش نتایج و کنترل منبع جریان وسیلهاي است که قادر است بدون توجه به بار
خروجی و با توجه به مقدار جریان تنظیمی مورد درخواست، مقدار تنظیم شده را به صورت ثابت در خروجی ایجاد نماید.این منبع جریان از نوع AC و فرکانس کار آن 50Hz میباشد.منبع جریان یک مدار فعال میباشد و با تغییر مقدار بار خروجی به طور اتوماتیک خود را با شرایط جدید وفق داده و جریان ثابت خود را حفظ خواهد نمود. با توجه به شکل - 1 - اگر پتانسیومتر R تغییر نماید مقدار جریان نشان داده شده در آمپرمتر A ثابت باقی خواهد ماند و مقدار آن بستگی به مقدارتنظیمی در C خواهد داشت.
براي تست رله Over Current ما احتیاج به سه عدد منبع جریان داریم که یک طرف آنها زمین دستگاه باشد همچنین این منابع جریان مقدار تنظیمی را از کامپیوتر میگیرند یعنی مقدار مورد نیاز به صورت عدد به دستگاه ارسال میگردد و دستگاه براساس عدد دریافتی از کامپیوتر خود را تنظیم مینماید با توجه به اینکه جریان این منابع از نوع AC مسئله اختلاف فاز هم وجود دارد، که در حالت طبیعی اختلاف فاز بین این سه منبع جریان نسبت به همْ120 است. ولی این مقدار هم ازطریق اعداد ارسالی به کامپیوتر قابل تنظیم است. قسمت اندازهگیري زمان در تست رله :Over Currentجهت بررسی عملکرد رله بر طبق نمودار هم، احتیاج به اندازهگیري زمان داریم که این وظیفه بر عهده میکروکنترولر موجود در داخل دستگاه است.
-2 قسمت دریافت تریگ - Trig -
این قسمت هم جزء وظایف میکروکنترولر است. دستگاه داراي یک سري ورودي تریگ میباشد. با عملکرد رله، ولتاژي به ورودي تریگ دستگاه اعمال میشود. براي هر درگاه پورت مخصوص اختصاص داده شده است. تا تریگ ورودي به درگاههاي مختلف از هم تفکیک شوند. میکروکنترولر با دریافت تریگ سریعاً تایمر اندازهگیري زمان را قطع نموده و مقدار موجود در تایمر را به کامپیوتر ارسال مینماید و دستگاه را براي تست بعدي آماده میکند.
- بخش نمایش نتایج و کنترل - :
این وظیفه بر عهده یک دستگاه کامپیوتر است که ترجیحاً بهدلیل پورتابل بودن از نوع Lap tap انتخاب میگردد. نرمافزار مربوطه هم تحت زبان Visual Basic نوشته شده است.
-3 تست رله Distance
با توجه به اینکه رله distance نوع پیچیدهتري از رلههاي حفاظتی میباشد. رله distance بسته به اینکه، فالت داراي چه فاز و امپدانسی میباشد زمان عملکرد خود را تنظیم مینماید. زمان عمل رله distance بصورت زونبندي مرحلهاي است. اگر فالت در یک زون یک باشد، رله سریعتر از فالتی که در زون 2 است عمل خواهد کرد همین طور براي
زون .3ما براي شبیهسازي تست رله distance علاوه بر تجهیزات رله over current احتیاج به منبع ولتاژ نیز داریم. نرمافزار،ولتاژ و جریان لازم را با اختلاف فاز محاسبه شده به طور بسیار دقیق به رله اعمال مینماید و زمان عمل رله را سنجیده و با مقادیر موجود در کامپیوتر مقایسه میکند. منبع ولتاژي نیز مداري است بسته به تنظیم C ، مطابق شکل ولتاژ خروجی دستگاه تنظیم میگردد و با تغییر R مقدار ولتاژ ثابت باقی خواهد ماند بنابراین ما براي تست رله distance علاوه برمنبع جریان به منابع ولتاژ هم نیازمندیم.
-4 ساختار دستگاه
این دستگاه براي تست روي رلههاي over current و distance ساخته شده و داراي ساختاري مطابق بلوك دیاگرام ذیل میباشد. شکل - 2 - اجزاي مهم آن منبع جریان AC، منبع ولتاژ AC، ولتاژ ریفرینس براي مدار منبع جریان و منبع ولتاژ و قسمت دریافت تریگ و میکروکنترولر و منبع تغذیه دستگاهکه از یک ترانس 300 وات استفاده شده است و همچنین نرمافزار کامپیوتر به زبان Visual Basic میباشد. همچنین در این دستگاه میتوانیم حالت سهفازي را هم در خروجی داشته باشیم.
-5 - منبع جریان AC دستگاه -
منبع جریان AC مداري است که بسته به ولتاژ ریفرینس ورودي، جریان را در خروجی تنظیم نموده و ثابت نگه میدارد و مقدار جریان عبوري فقط بستگی به مقدار ولتاژ ریفرینس دارد و مقاومت بار تأثیري در جریان عبوري ندارد. مدار زیر یک منبع جریان AC با فیدبک ایزوله شده را نشان میدهد.ملاحظه مینمائیم که مقدار جریان عبوري از RL یعنی ILمستقل از مقدار RL است. آپ امپ A2 براي ایزوله کردن فیدبک میباشد. مدار به گونهاي طراحی گردیده است که بصورت باي پلار عمل نماید یعنی Vref میتواند منفی یا مثبت یا متناوب باشد. حال جریان عبوري از R5 از رابطه زیر بدست میآید.براي سادگی کار در مدار فوق مقادیر مقاومتهاي موجود به صورت زیر در نظر گرفته شده است.
